导语

新颖手性配体的开发对于过渡金属催化的不对称ƞ3-取代反应具有重要意义。中科院上海有机所金属有机化学国家重点实验室何智涛课题组一直致力于非经典的ƞ3-取代反应研究,即摆脱传统α-位杂原子离去基的要求,解决非对称烯丙基底物的高立体选择性取代难题。前期,该课题组相继开发了膦-亚胺双齿配体用于不饱和烃的不对称氢氧化(J. Am. Chem. Soc. 2023145, 3915-3925.),以及改良PyBOX类配体用于远程离去基参与的不对称炔丙基取代中(Angew. Chem. Int. Ed. 202362, e202314517.)。在此基础上,该课题组进一步通过发展三价膦苷化反应,设计合成了一系列新型手性糖基膦配体,并成功应用于钯催化的不对称烯丙基取代反应中(Stereoselective P(III)-Glycosylation for the Preparation of Phosphinated Sugars. Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202420355.)。


前沿科研成果

图1 反应设计及应用设想(来源:Angew. Chem. Int. Ed. )

糖是一类优良的天然手性单元。一直以来不断有基于糖结构开发相关催化剂或手性配体的研究。特别是,糖基膦配体也被认为是有潜力的一类手性配体。由于三价膦苷化反应尚未被实现,糖基膦配体的制备多是将膦单元直接连接在糖的羟基片段上而非糖的碳骨架上。何智涛课题组基于前期膦试剂介导立体选择性双糖苷化的研究基础(J. Am. Chem. Soc. 2022144, 2460-2467.),设想利用具有亲核性的中性三价膦作为底物,直接参与糖苷化,形成四配位糖基膦中间体,再进一步脱掉一分子丙烯酸酯,即可方便地获得三价膦苷化产物(图1)。

该过程操作简单,反应原料易于制备,可克级规模进行。不同类型的糖和不同取代的膦单元均可以兼容该反应体系,从而为多样化的糖基单膦配体的制备和修饰提供了较大的拓展空间(图2)。反应产物不仅可以作为手性配体使用,也可以用于活性分子的连接子,或者作为手性有机膦催化剂,表现出良好的应用潜力(图3)。此外,该类产物结构还能转化得到一系列其它五价膦化糖骨架。初步的机理研究验证了反应是经历顺序的亲电性氧鎓离子以及四配位膦中间体的形成过程。

图2 三价膦苷化反应实例(来源:Angew. Chem. Int. Ed. )

图3 产物转化及应用(来源:Angew. Chem. Int. Ed. )

该工作主要由有机所研究生张瑄和博士后陈先枭完成。感谢基金委、上海市科委、宁波自然科学基金、上海有机所和金属有机化学国家重点实验的资助,感谢有机所朱大鹏博士的宝贵建议和帮助。

上海有机所何智涛课题组Angew. Chem.:三价膦苷化及糖基膦配体开发

论文信息

Xuan Zhang,# Xian-Xiao Chen,# Zi-Han Li, Guo-Qiang Lin, and Zhi-Tao He*.

Stereoselective P(III)-Glycosylation for the Preparation of Phosphinated Sugars.

Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202420355.


何智涛研究员简介

何智涛:2010年本科毕业于华中科技大学。2015年获得中国科学院上海有机所理学博士学位,导师林国强院士。2016年初至2019年底于美国加州大学伯克利分校John Hartwig课题组进行博士后研究。2019年12月返回上海有机所担任研究员、课题组长。独立工作以来,主要致力于非经典的不对称ƞ3-取代反应研究:即摆脱传统α-位杂原子离去基的要求,解决非对称烯丙基底物的高立体选择性取代难题,并以末位通讯作者身份在Nat. Synth.JACSACIENat. Commun.上发表14篇研究论文,以及其它一系列相关学术论文共计三十余篇。荣获海外高层次人才引进计划,上海市启明星计划,Thieme Chemistry Journals Award等支持。